JP4173929B2

JP4173929B2 - ワーク直線移動装置

Info

Publication number: JP4173929B2
Application number: JP24971198A
Authority: JP
Inventors: 謙治小黒; 正彦佐々木; 賢二渡辺
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: JP2000072247A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを直線的に移動させるワーク直線移動装置に係り、特に真空容器内において半導体ウエハやガラス基板などを昇降させつつイオンビームを照射してエッチング処理をするなどに好適なワーク直線移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハやガラス基板などのワークに薄膜を形成したり、これをエッチング処理したりする場合、パーティクルなどの汚染物が少ないことや、イオンビームの散乱が防げるなどの理由から、通常、真空容器内において処理が行われる。そして、従来は、ワークを真空容器内において直線的に移動させて処理を行う場合、一般に水平なベース上にワークを配置し、ベースを一方向に往復移動させつつイオンビームなどを照射するようにしていた。しかし、近年、ワークが大型化しており、ワークを水平方向に移動させると広いスペースを必要とする。特に、ガラス基板の大型化が著しく、これを水平面内で移動させるには広大な設置スペースを必要とするところから、ワークを上下方向に移動させてエッチング処理などを行うようになっていきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のワークを上下方向に直線移動させる装置は、駆動源としてシリンダなどを使用しており、摺動部などからゴミ（パーティクル）などの汚染物が発生してワークが汚染され、不良率の上昇を招くばかりでなく、真空中で円滑に作動させるためのメンテナンスが容易でない。また、ワークの移動速度を一定にする制御が容易でなく、処理のバラツキを生じたりする。
【０００４】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、パーティクルなどの汚染物質の発生を少なくすることを目的としている。
また、本発明は、メンテナンスを容易にすることを目的としている。
さらに、本発明は、ワークの移動速度のバラツキを小さくできるようにすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るワーク直線移動装置は、真空容器内において、ワーク支持部と複数の巻胴とを連結するベルトを設け、このベルトの一端部を前記ワーク支持部に取り付けるとともに他端部を前記巻胴に巻き付けて固定連結し、前記ベルトを前記巻胴に巻き取り、巻き戻すことにより前記ワーク支持部を直線移動させる構成にしてある。
【０００６】
各巻胴とワーク支持部とを連結するベルトと逆方向に巻き掛けられる別のベルトを前記巻胴間に設けることができる。また、巻胴には、周面の一部に曲率半径を小さくして回転中心側に湾曲させた巻込み部を形成し、この巻き込み部にベルトの端部を固定するとよい。ベルトは、伸びが小さく、またガスやパーティクルなどの発生の少ないものが望ましく、金属、特にステンレス製のベルトが望ましい。
【０００７】
【作用】
上記のごとく構成した本発明は、例えばワークを昇降させる場合、ワーク支持部の上側と下側とに巻胴を配置する。そして、ワーク支持部に保持させたワークを上方に移動させるときには、ワーク支持部の一側、例えば下側の巻胴をベルトが繰り出される（巻き戻す）方向に回転駆動し、上側の巻胴をベルトが巻き取られる方向に駆動する。また、ワークを下降させる場合は、下側の巻胴をベルトが巻き取られる方向に回転させ、上側の巻胴をベルトが巻き戻される方向に回転させる。
【０００８】
そして、本発明は、ベルト同士が滑りのない状態で作用するため、摺動する部分がほとんどなく、パーティクルなどの汚染物の発生を非常に少なくすることができる。しかも、巻胴にベルトを巻き付けてワーク支持部を移動させるようになっているため、構造を簡素にできてメンテナンスが容易となる。さらに、ワークを保持させるワーク支持部をベルトによって引っ張って直線移動させるようになっているため、正確な速度制御が可能となり、ワークの移動速度のバラツキを小さくすることができ、均一なエッチング処理などが可能となる。
【０００９】
巻胴とワーク支持部とを連結しているベルトと逆方向に巻き掛けられる別のベルトを巻胴間に設けると、ベルトを巻き取る側の巻胴とベルトを巻き戻す側の巻胴との同期制御構造の簡素化を図ることができてコストの低減が可能になるとともに、ワーク支持部両側の巻胴の回転同期を容易、正確に行うことができる。そして、巻胴の周面に曲率半径の小さな巻込み部を形成し、この巻込み部にベルトの端部を固定すると、ベルトに作用する張力の一部がベルトと巻込み部との摩擦力によって吸収され、ベルトの固定端がベルト長手方向に動いてパーティクルが発生するなどの不都合を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るワーク直線移動装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るワーク直線移動装置を概念的に示した斜視図であり、図２は実施の形態に係るワーク直線移動装置の側面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。これらの図において、直線移動装置１０は、詳細を後述するワーク支持部であるワーク把持ユニット１２を有しているとともに、ワーク把持ユニット１２の下方側に一対の駆動巻胴１４、１４が配設してあり、ワーク把持ユニット１２の上方側に駆動巻胴１４に対応した従動巻胴１６、１６が配設してある。これらのワーク把持ユニット１２と駆動巻胴１４、従動巻胴１６とは、図２、図３に示してあるように、真空容器１８の内部に配置してある。
【００１１】
各駆動巻胴１４は、駆動軸２０に固定してあって、駆動軸２０と一体に回転するようになっている。そして、駆動軸２０は、図３に示してあるように、両端部を真空容器１８内に設けた支持部材２１に軸受を介して回転自在に支持されている。また、駆動軸２０は、真空容器１８から突出した一端（図３の右側端）が、カップリング２２を介して駆動部である減速機付きのサーボモータ２４に接続してあって、このサーボモータ２４を正逆方向に回転駆動することにより、正逆方向に回転してワーク把持ユニット１２を昇降させるようにしてある。さらに、真空容器１８の駆動軸２０を突出させた部分には、磁性流体継手２６が設けてあって、真空容器１８の内部を外気から遮断している。
【００１２】
巻胴である各駆動巻胴１４は、それぞれ一体に回転する一対のベルト車２８、３０から構成してある。また、巻胴である各従動巻胴１６も駆動巻胴１４と同様に、一体に回転する一対のベルト車３２、３４とからなっている。これらの従動巻胴１６は、両端部を真空容器１８に固定した軸３６に軸受３８を介して回転自在に取り付けてある（図３参照）。そして、各ベルト車２８、３０、３２、３４は、パーティクルなどのゴミの発生を少なくするために金属（実施の形態の場合、アルミニウム）によって形成してある。
【００１３】
駆動巻胴１４のベルト車２８および従動巻胴１６のベルト車３２とワーク把持ユニット１２との間には、ワーク把持ユニット１２を矢印４０、４２のように昇降させるための駆動ベルト４４、４６が張設してある。これらの駆動ベルト４４、４６は、実施形態の場合、パーティクルなどの発塵を抑えるためにステンレス鋼から構成してある。そして、駆動ベルト４４、４６は、図３に示したように、一端がワーク把持ユニット１２に取り付けてあり、他端がベルト車２８、３２に固定してある。
【００１４】
駆動ベルト４４、４６のワーク把持ユニット１２への取付け部４８、５０には、コイルばねや板ばねなどを利用した張力調節機構５２、５４が設けてあって、この張力調節機構によって駆動ベルト４４、４６に緩みが生じないようにするとともに、左右の駆動ベルトの張力を等しくなるように調整できるようにしてある。一方、駆動ベルト４４、４６のベルト車２８、３２への固定部は、図４に示したようになっている。すなわち、図４にベルト車３２を例に示したように、周面５６の一部に曲率半径を小さくして回転中心側に湾曲させた巻込み部５８が形成してあり、この巻込み部５８に沿って駆動ベルト４６の他端部を配置し、巻込み部５８のベルト車中心側においてボルトなどによってベルト車３２に固定してある。これにより、巻込み部５８におけるベルト車３２と駆動ベルト４６との間の摩擦力によって駆動ベルト４６に作用する張力の一部をベルト車３２に吸収させ、駆動ベルト４６の固定部に作用する張力を低減し、固定部がベルト車３２と相対移動することによるパーティクルの発生を防止している。
【００１５】
駆動巻胴１４と従動巻胴１６との内側のベルト車３０、３４間には、同期ベルト６０が張設してある。この同期ベルト６０のベルト車３０、３４への固定も駆動ベルト４４、４６と同様にしてある。そして、同期ベルト６０は、同期駆動部となっていて、駆動巻胴１４と従動巻胴１６とに駆動ベルト４４、４６と逆方向に巻き掛けしてある。このため、駆動巻胴１４を図１の矢印６２のように、駆動ベルト４４を繰り出す方向に回転させると、同期ベルト６０が駆動巻胴１４によって下方に引っ張られ、従動巻胴１６を矢印６４のように、駆動巻胴１４と同方向に同期回転させて駆動ベルト４６を従動巻胴１６に巻き取り、駆動ベルト４４、４６が弛むのを防止する。また、駆動巻胴１４が矢印６６のように回転すると、駆動巻胴１４は駆動ベルト４４を巻き取り、ワーク把持ユニット１２、駆動ベルト４６を介して従動巻胴１６を矢印６８のように回転させる。これにより、同期ベルト６０は、従動巻胴１６に巻き取られ、弛むのが防止されるとともに、従動巻胴１６が空転するのを防止する。
【００１６】
ワーク把持ユニット１２は、図３に示したように、ワークとなるガラス基板７０を配置するベース７２を有している。また、ワーク把持ユニット１２は、ベース７２を図３の実線に示した水平位置と、回動軸７４を中心に回動させて同図の２点鎖線に示した鉛直位置との２位置を取ることが可能な回動機構と位置決め機構とを有している。そして、ベース７２の周縁部には、把持部駆動機構７６によって作動する図示しない複数のワーク把持部が設けてあって、ワーク把持部によってガラス基板７０を把持することにより、ベース７２を鉛直状態になったとしても、ベース７２に配置したガラス基板７０が落下しないようにしてある。
【００１７】
ベース７２を回動させる回動機構を構成している回動軸７６と把持部駆動機構７６とは、クラッチ７８を介して真空容器１８の外部に設けた作動部８０に接続されるようになっている。作動部８０は、サーボモータ８２を進退させるシリンダ８４を有していて、このシリンダ８４を作動することにより、サーボモータ８２の回転駆動軸をクラッチ７８に接続、遮断できるようになっている。
【００１８】
なお、真空容器１８には、ビーム入射窓８６が設けてあって、図２に示したように、イオンビーム８８を真空容器１８内に入射させ、ビーム入射窓８６を横断して移動するガラス基板７０にイオンビーム８８を照射してガラス基板７０のエッチングなどが行えるようにしてある。また、真空容器１８には、図２に示したように、ガイドレール９０が上下方向に設けてある。このガイドレール９０には、ワーク把持ユニット１２に設けたスライダ９２が嵌合しており、ワーク把持ユニット１２を確実に上下方向に直線移動できるようにしてある。そして、ガラス基板７０のワーク把持ユニット１２への受け渡しは、図３の実線の位置において図２の右側に示した搬出入装置９４によって行われるようになっていて、この位置においてベース７２が水平位置と鉛直位置との間を回動させられる。
【００１９】
このように構成した実施形態の作用は、次のとおりである。ガラス基板７０は、図３の実線の位置に停止しているワーク把持ユニット１２の水平位置にあるベース７２の上に配置され、図示しない把持部によって周縁部を把持される。その後、ベース７２が鉛直位置に回動させられたのち、サーボモータ２４が正方向に回転駆動されて駆動巻胴１４が図１の矢印６２のように、駆動ベルト４４を繰り出す方向に回転する。これにより、同期ベルト６０が駆動巻胴１４に巻き取られ、従動巻胴１６を矢印６４のように駆動巻胴１４と同期して同方向に回転させ、駆動ベルト４６を従動巻胴１６に巻き取る。このため、ガラス基板７０を保持したワーク把持ユニット１２は、図１の矢印４０のように上昇する。このとき、ワーク把持ユニット１２は、スライダ９２がガイドレール９０に案内されるため、ガイドレール９０に沿って確実に上方に直線移動する。そして、ワーク把持ユニット１２が上昇してビーム入射窓８６との対面位置を通過する際に、イオンビーム８８がガラス基板７０に照射され、ガラス基板７０のエッチング処理などが行われる。そして、ワーク把持ユニット１２が上限位置に達すると、図示しないセンサによって検出され、図示しない制御がサーボモータ２４を逆方向に回転駆動する。
【００２０】
サーボモータ２４が逆転駆動させると、駆動巻胴１４は、図３の矢印６６のように、駆動ベルト４４を巻き取る方向に回転し、補助動ベルト６０を繰り出す。このため、ワーク把持ユニット１２は、矢印４２のように下降する方向に直線移動し、従動巻胴１６が矢印６８のように、駆動巻胴１４と同方向に同期回転して駆動ベルト４６を繰り出す。このとき、同期ベルト６０は、従動巻胴１６の空回りを防止するとともに、従動巻胴１６のベルト車３４に巻き取られるため、緩みを生ずることがない。そして、ワーク把持ユニット１２に保持させたガラス基板７０は、ビーム入射窓８６との対応位置を通過する際に再びイオンビーム８８が照射される。
【００２１】
ワーク把持ユニット１２が下限位置に達すると、図示しないセンサがこれを検知し、制御装置がサーボモータ２４を再び正方向に回転駆動し、上記と同様にしてワーク把持ユニット１２を上昇させる。以下同様にしてガラス基板７０の処理が終了するまでワーク把持ユニット１２の昇降動作が行われる。そして、ガラス基板７０へのイオンビーム８８の照射が所定回数終了すると、制御装置は、ワーク把持ユニット１２を図３の実線位置に停止し、ベース７２を水平位置に戻して搬出入装置９４によってガラス基板７０をワーク把持ユニット１２から取り出す。
【００２２】
このように、実施の形態においては、ガラス基板７０を保持させるワーク把持ユニット１２に一端を取り付け、駆動巻胴１４、従動巻胴１６に他端を固定した駆動ベルト４４、４６によってワーク把持ユニット１２を下降または上昇させるようにしているため、摺動部がほとんど存在しないために、パーティクルなどの汚染物の発生を極めて少なくすることができる。しかも、ワーク把持ユニット１２に接続した駆動ベルト４４、４６を駆動巻胴１４、従動巻胴１６に巻き取ることによってワーク把持ユニット１２を直線移動させるようになっているため、メンテナンスが容易で、特別な保守を行うことなく長時間稼動させることができるとともに、ワーク把持ユニット１２、すなわちガラス基板７０の移動速度のバラツキを小さくすることができ、ガラス基板７０のイオンビーム８８によるエッチング処理などを均一に行うことが可能となる。さらに、実施の形態においては、駆動巻胴１４と従動巻胴１６との間に、駆動ベルト４４、４６と反対方向に巻き掛けた同期ベルト６０によって従動巻胴１６を駆動巻胴１４に同期して回転駆動するようにしているため、従動巻胴１６を回転させるサーボモータなどの特別な駆動装置や同期制御装置を必要とせず、構造を簡素にできるとともに、同期駆動の制御が容易となってコストの低減を図ることができる。
【００２３】
前記実施の形態においては、ワーク把持ユニット１２を上下方向に直線移動させる場合について説明したが、水平方向等に直線移動させるようにしてもよい。また、前記実施の形態においては、同期駆動部が同期ベルと６０である場合について説明したが、従動巻胴１６側にもサーボモータを設け、制御装置によって駆動巻胴１４に応じて従動巻胴１６の同期駆動制御を行ってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、一端をワーク支持部に取り付け、他端を巻胴に固定し、駆動ベルトを巻胴に巻き取ってワーク支持部を直線移動させるようにしているため、摺動する部分がほとんどないため、パーティクルなどの汚染物の発生を非常に少なくすることができる。ここで、ワーク支持部の移動距離を巻胴の周長より短くすれば、駆動ベルトが巻胴上で重ならないため、巻いたベルト同士が擦れることがまったくなく、パーティクルなどの発生に対してなお一層の効果がある。しかも、巻胴に駆動ベルトを巻き付けてワーク支持部を移動させるようになっているため、構造を簡素にできてメンテナンスが容易となる。さらに、ワークを保持させるワーク支持部をベルトによって引っ張って直線移動させるようになっているため、正確な速度制御が可能となり、ワークの移動速度のバラツキを小さくすることができ、均一なエッチング処理などが可能となる。
【００２５】
また、本発明は、同期駆動部として駆動ベルトと反対方向に巻胴に巻き掛けた同期ベルトを用いているため、構造の簡素化を図ることができてコストの低減が可能になるとともに、ワーク支持部両側の巻胴の回転同期を容易、正確に行うことができる。さらに、本発明は、巻胴の周面に曲率半径の小さな巻込み部を形成し、この巻込み部にベルトの端部を固定すると、ベルトに作用する張力の一部がベルトと巻込み部との摩擦力によって吸収され、ベルトの固定端がベルト長手方向に動いてパーティクルが発生するなどの不都合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るワーク直線移動装置を概念的に示した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るワーク直線移動装置の側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】巻胴への駆動ベルトの固定状態を示す実施形態の詳細説明図である。
【符号の説明】
１０直線移動装置
１２ワーク支持部（ワーク把持ユニット）
１４、１６巻胴（駆動巻胴、従動巻胴）
１８真空容器
２４駆動部（サーボモータ）
４４、４６駆動ベルト
５６周面
５８巻込み部
６０同期駆動部（同期ベルト）
７０ワーク（ガラス基板）
７２ベース
８６ビーム入射窓
８８イオンビーム
９０ガイドレール
９２スライダ

Claims

真空容器内において、ワーク支持部と複数の巻胴とを連結するベルトを設け、このベルトの一端部を前記ワーク支持部に取り付けるとともに他端部を前記巻胴に巻き付けて固定連結し、前記ベルトを前記巻胴に巻き取り、巻き戻すことにより前記ワーク支持部を直線移動させることを特徴とするワーク直線移動装置。
前記各巻胴と前記ワーク支持部とを連結する前記ベルトと逆方向に巻き掛けられる別のベルトを前記巻胴間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のワーク直線移動装置。
前記巻胴は、周面の一部に曲率半径を小さくして回転中心側に湾曲させた巻込み部が形成してあり、この巻き込み部に前記ベルトの端部が固定してあることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク直線移動装置。